实验开题报告

西南石油大学课外开放性试验开题报告

题目：

指导教师：

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插花工艺保水凝胶的制备及研究____ 年 3 月 日

一、研究背景、概况及意义 1、 背景及概况

保水凝胶是一种具有划时代意义的高新技术产品，它晶莹剔透、颜色光彩夺目、人见人爱。从此， 不需要用肮脏的泥土种养花草。 只需将自己喜爱的花草插在一个盛满水晶土的玻璃花瓶中，便可把植物摆放在家居、办公室、宾馆大堂、餐厅等处.目前成为风靡欧美、东南亚的室内种花养草的新产品，它不仅取dai了肮脏的泥土，而且集时尚、美观、环保(无蚊虫、污水)，便捷于一身。水晶泥不但掀起了室内种养花草的新革命，而且带来了水晶盆景、鲜花礼品的新时尚。五彩水晶盆景特别适合家庭、宾馆、酒店、酒吧、歌舞厅、西餐厅、茶艺馆等作为装饰摆设，也可作为送礼之佳品。试想将康乃馨插入水晶泥中送给康复中的病人，预兆病人早日康复;将玫瑰插入水晶泥中，五彩缤纷的水晶泥连同漂亮的水晶瓶送给恋人，意味着永恒的爱情如水晶般纯洁无暇.水晶泥在日韩及港台地区已成为畅销产品。

在水晶土中加入适量的香料或香水更可作为固体空气清新剂，留香持久，有助改善室内环境氛围。水晶土最适宜种养阴生或水生绿色观叶植物，它不需要经常浇水护理，也不会生虫、惹蚊惹蚁，干净卫生，本产品主要成份为树脂，不含海藻酸或淀粉成份，故不会变质和褪色，且无毒、无害、无污染，是宾馆、家庭及其它公共场所种养花草、美化环境的最新材料。

水晶泥是一种储存水分、养分及微量元素并具有多种颜色的高吸水性载体。产品吸水后晶莹剔透、色泽艳丽，极似水晶，可用于种植植物和作为装饰品观赏。用于室内种植各种荫生水生植物，即使一个月不浇水，植物也能安然无恙;它还含有一定量的n、p、k和多种微量元素等营养成分，满足植物正常生长所需。

水晶泥色彩缤纷多样，既能种花又能插花，还可根据个人喜好将各种颜色的彩色水晶泥搭配起来，以达到自己最喜爱的效果。广泛应用于室内各类植物的栽培，装饰水仙花池、插花、水晶烛台、水簇装饰品以及都市人的写字台、圣诞节礼物、日常居家绿化等，将成为都市一道亮丽的风景线。

我国是花卉生产大国，各地的花卉市场逐年增多， 竞争日益激烈，要想在占有更多的市场份额，就必须从传统泥土栽培 转向无土栽培 ——研究生产成本更低的水晶泥生产技术，其市场前景广阔。

2、 意义

水晶泥材料具有优异的性能，是一种高吸水性树脂，除了用于植物栽培、土壤改良、沙漠改造和生理卫生用品等领域外，水晶泥 材料还在医疗(人工角膜、医药缓释材料、多孔材等)、土木建筑(密封材料、防火灭火材料、防结露防雾材料、调湿除湿材料等)、食品(保鲜添加剂、脱水剂、干燥剂等)、工业(油田处理剂、油水分离剂等)、日用化工(化妆品、保湿乳液、肥皂等)方面取得广泛的应用。我国山多，干旱、半干旱地区约占国土面积的 51%，水土流失严重，我国干旱缺水的地区涉及20多个省、市，森林资源贫乏，森林覆盖率仅为13.9296。由于造环境条件较差，在干旱区植树成活率仅为10%-30%，半干旱区为3096～5096。因此，节水保水，改善生态环境是一项长期而艰巨的任务。开发高吸水保水材料对我国促进农林业的发展，改善生态环境，实施可持续发展战略均具有重要意义。

水晶泥树脂最早是被用于制作吸收体液的卫生纸、尿布生理卫生用品。目前，全球高吸水性树脂的需要量已突破200万t。其中，纸尿裤和卫生巾的用量占高吸水性树脂市场的90-96%以上。用作化妆品添加剂，可提高化妆品的润湿性。高吸水性树脂还可用于空气清洗剂、人造雪等。在食品方面的应用主要用作保鲜材料、脱水剂等。可以保持水果和蔬菜的新鲜。

农业用保水剂可促进植物根系发育，提高出苗率和移栽成活率，促进植株的生长发育，延缓凋萎时间。施入土壤中的高吸水性树脂，在降雨和灌溉期可大量吸收水分，在干旱期缓慢释放水分，供植物吸收，提高农业用水的利用率，延长灌溉周期，增强作物抗旱能力。

我国地域辽阔，自然资源丰富。但是由于水资源的缺乏，西部水土流失、沙漠化、盐渍化等土地退化现象严重;水生态失调，干旱、沙尘暴等自然灾害的发生日趋频繁，已成为我国经济和社会可持续发展的重要制约因素。因此，围绕水资源的合理利用，回复西部生态环境是实施国家西部大开发战略的重要前提。稀土抗旱高吸水性树脂不仅含有新型高分子保水材料，还含有植物生长过程中不可缺少的氮、磷、钾以及多种微量元素和稀土元素。在治理水土流失、防止荒漠化、恢复生态环境方面，能够促进林、草种子的萌发，提高种子的发芽率，促进根系的生长，对林、草根系的形成有极为显著的作用。从而增强了林、草抵御不良环境的能力。生态环境的恢复对多功能、低成本保水剂有较大的需求。进一步开发研究新型高吸水性树脂，具有重要的意义。

二、研究主要内容

1、本研究的基本思路是：

(1) 通过文献阅读与资料查找，明确保水凝胶的结构特征、功能性质和类型，以及前人对保水凝胶做了哪些研究;

(2)确定本次课题研究的基本方向;

(3)出具实验研究方案和实验产品性能测试方案，以及实验所需的药品和仪器，明确实验方法和实验步骤;

2、实验方案设计

(1)实验原理

我们所用的单体为丙烯酸(ch2=ch—cooh)，引发剂为过硫酸铵(nh4s2o8)，交联剂为n，n’一亚甲基双丙烯酰胺，碱为氢氧化钠，其制造原理为自由基连锁聚合反应：

ch2=ch—2=h—coona h20

nch2=ch—2 ona

丙烯酸盐聚合时进行剧烈反应，就可得到不溶性聚合物。其网络结构示意式如图l。其主链上的---cooh、-oona基团是影响树脂吸水性的主要基团，交联剂则在形成网络密度方面起重要作用。如交联剂使用得当，即能形成合适的高分子网络，从而具有一定的吸水性能，交联剂分子链的长短、反应基团的活性及所含亲水基团的数目，都对树脂的吸水性能产生较大的影响。

(2)药品及仪器

药品：分散剂span-60 溶剂环己烷 丙烯酸 氢氧化钠 交联剂乙二醇

过硫酸铵

仪器：烘箱 搅拌器 回流冷凝器 温度计 三口瓶 布氏漏斗 孔隙度分析仪

(2)实验步骤

1)在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的三口瓶中加人1 g分散剂(span一60或吐温40或碳酸钙)和一定量的环己烷，加热到45℃，搅拌35mln使分散剂充分溶解。

2)把一定量丙烯酸用浓度为5 mol/l的氢氧化钠溶液中和到设定中和度，冷却后依次加入一定量的引发剂和交联剂，搅拌混合，充分溶解后加入三口瓶中升温到75℃搅拌反应1.5 h左右。

3)将反应混合物冷却、抽滤、恒温干燥后进行性能测定和产品加工。

(4)影响因素研究

ph：即丙烯酸被naoh中和程度，也就是说，丙烯酸与naoh用量的相对多少对产品吸水率的影响，可用ph来度量;

丙烯酸浓度：在制备过程中丙烯酸的浓度(c)大小对产品吸水率的影响; 引发剂用量：探求引发剂用量(m)多少对实验产品吸水率的影响; 交联剂用量：研究交联剂用量(m)多少对实验产品吸水率的影响;

反应时间：研究反应时间长短(t)对实验产品吸水率的影响;

(3)性能参数测试

产品重量：实验制得产品的质量 m1

孔隙度：多孔体中所有孔隙的体积与多孔体总体积之比，即 β=(v2-v1)/v1

吸水率：制品浸入水中所吸收水的重量对其浸水前实测重量的百分率，即 α=(m2-m1)/m1

保水时间：模拟实际栽培条件，充分吸水的保水凝胶水分散失掉的时间 。

三、 研究进度计划

1、____年三月份，研究人员讨论实验目的、原理等事项，做好实验前的理论准备;

2、____年四月、五月份份，进入实验研究阶段，制备产品，做正交实验寻求实验条件，控制变量探寻各种因素对产品的影响，并对产品性能进行测量;

3、____年六月份，整理研究数据，出具研究报告。

学生签名： ____年3月 日 指导老师意见：